[科普中國]-時角坐標(biāo)系

簡介

時角坐標(biāo)系又稱“第一赤道坐標(biāo)系”2。

地球赤道平面延伸后與天球相交的大圓﹐稱為天赤道。天赤道的幾何極稱為天極。

天赤道是赤道坐標(biāo)系中的基圈﹐北天極P 是赤道坐標(biāo)系的基本極。

由于所取的主圈﹑主點以及隨之而來的第二坐標(biāo)的不同﹐赤道坐標(biāo)系又有第一赤道坐標(biāo)系和第二赤道坐標(biāo)系之分。

第一赤道坐標(biāo)系的主圈是子午圈﹐主點是天赤道與子午圈在地平圈之上的交點F ﹐天體的第二坐標(biāo)是大圓弧FB =t 或球面角FP ﹐t 稱為天體的時角。由主點F 開始按順時針方向量度時角t ﹐從0°～360°﹐或從0～24。周日運動不會改變天體的赤緯﹐而僅僅使時角發(fā)生變化3。

第二赤道坐標(biāo)系的主點是春分點﹐它是黃道對赤道的升交點﹐過春分點的赤經(jīng)圈就是該坐標(biāo)系的主圈﹐春分點的時圈與天體時圈之間的球面角 P 或大圓弧B =α﹐是天體在第二赤道坐標(biāo)系中的第二坐標(biāo)﹐稱為天體的赤經(jīng)﹐赤經(jīng)α是由春分點開始按逆時針方向量度的﹐從0°～360°﹐或從0～24。第一赤道坐標(biāo)系是右旋坐標(biāo)系﹐第二赤道坐標(biāo)系為左旋坐標(biāo)系。

天體的周日運動不影響春分點與天體之間的相對位置﹐因此也就不會改變天體的赤經(jīng)和赤緯﹐而在不同的測站﹑不同的觀測時間﹐天體的時角卻是變化的。所以﹐在各種星表中通常列出的都是天體在第二赤道坐標(biāo)系中的坐標(biāo) 赤經(jīng)和赤緯﹐供全球各地的觀測者使用。

基本要素基本圈：天赤道、子午圈、六時圈

基本點：天赤道與天子午圈近南點的交點（Q'點）（即天赤道上4個相距90°的點：東、西、上、下，交點取上點）

在基本圈上計量的第一坐標(biāo)：時角（t），自子午圈起向西為正（0h~12h），向東為負(fù)（0h~12h）度量時自上點沿天赤道向西度量

第二坐標(biāo)：赤緯（ ），子赤道向北天極計量為正（0°~90°），向南天極為負(fù)（0°~90°）

應(yīng)用：S（恒星時）=t（春分點時角）

S（恒星時）=天（恒星的時角）+a（恒星的赤經(jīng)）

使用情況時角坐標(biāo)系系又取子午圈為主圈（與基圈不同），天赤道與子午圈的上交點為主點，從此點起量。

子午圈隨地球自轉(zhuǎn)而不斷變化，在此過程中天赤道不變，坐標(biāo)系中的"赤緯"也就不變；但主圈、主點不斷運動，由它們確定的時角（天體所在位置與子午圈所在平面的夾角，從主點開始按按順時針方向量度，范圍0-360°或0-24h）。也就隨時間變化而不斷變化。

即在不同的測站﹑不同的觀測時間﹐天體的時角是變化的。

第一赤道坐標(biāo)系和地平坐標(biāo)系相似之處是坐標(biāo)隨時間地點而變化，這樣有利有弊，但在多數(shù)情況下不便研究，故在天文學(xué)研究中第二赤道坐標(biāo)系更常用。

古代坐標(biāo)系赤道天球坐標(biāo)系在古代中國被稱為渾天系，它是將天地看作一個整體，將這個整體比做一枚雞卵，將地球比做卵中黃，將環(huán)繞地球的天穹比做卵白和卵殼。

渾天系是以地體為天地的球心，以南、北兩天極為軸心，亦即天地的中心；以緣地球表面向四周延伸的太空為上下四方。以北天極為上，以南天極為下，以與地球赤道相平行的二十八宿為圓形天道，以將二十八宿所標(biāo)示360度等分（其實古人是將天球等分365.25份，每一份為一度，固有秦代李斯在《侖頡篇》中有“地日行一度”之說）的十二辰為劃分時間的坐標(biāo)，并在這一立體的“卵殼”上標(biāo)示日月星辰的運行度數(shù)。

現(xiàn)象解釋（1）時角坐標(biāo)系解釋兩地的恒星時差（或者太陽時差）等于兩地的經(jīng)度差4。

度量時間的始圈是當(dāng)?shù)氐奈缛Γ缛褪钱?dāng)?shù)氐慕?jīng)圈無限延伸和天球的交線— — 天球子午圈，經(jīng)度不同天球子午圈不同，即始圈不同，所以在同一計時系統(tǒng)內(nèi)，某一特定物理時刻兩地恒星時（或太陽時差）等于兩地的地理經(jīng)度差。

（2）時角坐標(biāo)系解決恒星時、真太陽時和時差

三者之間的換算也是在天赤道上模擬真太陽、平太陽、時差和恒星的位置，再根據(jù)有關(guān)的定義推得的。

（3）解釋真太陽日的不均勻

時角坐標(biāo)系、第二赤道坐標(biāo)系系和黃道坐標(biāo)系結(jié)合起來解釋，由于日地距離的變化造成運行在黃道上的真太陽每日的黃經(jīng)差不等，表現(xiàn)在天赤道上每日的赤經(jīng)差也隨之增大或減小，呈不均勻變化，因而真太陽的時角也隨之不均勻變化，故真太陽日不均勻。另一方面即使真太陽在黃道上勻速前進(jìn)，由于黃赤交角的影響，相等的黃經(jīng)差在天赤道上對應(yīng)的赤經(jīng)差也是不相等的，時角不等，真太陽日也是不均勻的。